(57)【要約】【課題】  硬さ試験機において、硬さ測定を自動で行うことを可能にする。【解決手段】  硬さ試験機１００において、ＣＣＤカメラ１１により取得された試料Ｓの表面の画像データに基づいて、区分手段が硬さ試験に適した適合範囲と区分した範囲に、設定試験力に応じて定められた試験エリアが確保できるか否かエリア判断手段が判断する。そして、確保できると判断された試験エリアに関する位置情報は、ＲＡＭ５ｃに記憶され、その記憶された試験エリアに関する位置情報に基づき、くぼみ形成制御手段が試料Ｓにくぼみを形成するように、くぼみ形成機構部１を動作させる構成にした。【選択図】図１
2005326169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧子により試料の表面に設定試験力を負荷してくぼみを形成させるくぼみ形成機構部を備える硬さ試験機であって、
前記試料の表面を所定の撮像範囲で撮像して画像データを取得する撮像部と、
前記撮像部により取得された画像データに基づいて、所定の条件により前記撮像範囲内で硬さ試験に適した適合範囲と硬さ試験に適さない不適合範囲とに区分する区分手段と、
前記区分手段により区分された前記適合範囲に、前記設定試験力に応じて定められた試験エリアが確保できるか否かを判断するエリア判断手段と、
前記エリア判断手段により、前記試験エリアが確保できると判断された前記試験エリアに関する位置情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記試験エリアに関する位置情報に基づき、前記くぼみ形成機構部に対して前記試験エリアにくぼみを形成させる制御を行うくぼみ形成制御手段と、
を備えることを特徴とする硬さ試験機。
【請求項２】
請求項１に記載の硬さ試験機において、
前記区分手段は、
前記撮像部により取得された画像データを所定のしきい値に基づき二値化する二値化手段を備え、
前記二値化手段により二値化された画像データに基づき、前記撮像範囲内で硬さ試験に適した適合範囲と硬さ試験に適さない不適合範囲とを区分することを特徴とする硬さ試験機。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の硬さ試験機において、
前記エリア判断手段は、
前記適合範囲内に前記試験エリアが確保できないと判断した場合に、更に前記設定試験力よりも小さな試験力に応じた第二の試験エリアが前記適合範囲内に確保できるか否かを判断し、
前記くぼみ形成制御手段は、
前記エリア判断手段により、前記くぼみ形成機構部に対して当該確保された前記適合範囲中の前記第二の試験エリアにくぼみを形成させる制御を行うことを特徴とする硬さ試験機。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の硬さ試験機において、
前記設定試験力と前記試料の予想硬さを入力するための入力手段と、
前記入力手段により入力された前記設定試験力と前記試料の予想硬さとに基づいて、試験エリアの大きさを算出する試験エリア算出手段と、
を備えることを特徴とする硬さ試験機。
【請求項５】
請求項１〜４の何れか一項に記載の硬さ試験機において、
前記試料が載置される試料台と、
前記試料台を前記圧子の移動方向に対して垂直方向に移動させる移動部と、
前記エリア判断手段により、前記適合範囲中に前記試験エリアが確保されたことに基づき、前記撮像範囲が変わるように、前記移動部を駆動させて前記試料台を移動させる試料台移動制御手段と、
を備えることを特徴とする硬さ試験機。
【請求項６】
請求項５に記載の硬さ試験機を用いた自動硬さ試験方法であって、
前記撮像部が、前記試料の表面を所定の撮像範囲で撮像して画像データを取得する第一工程と、
前記区分手段が、前記撮像部により取得された画像データに基づいて、所定の条件により前記撮像範囲内で硬さ試験に適した適合範囲と硬さ試験に適さない不適合範囲とに区分する第二工程と、
前記エリア判断手段が、前記区分手段により区分された前記適合範囲に、前記設定試験力に応じて定められた試験エリアが確保できるか否かを判断する第三工程と、
前記エリア判断手段により、前記試験エリアが確保できると判断された場合に、当該適合範囲中の試験エリアに関する位置情報を前記記憶部に記憶する第四工程と、
前記移動部が、前記第四工程の後、前記試料台を移動させる第五工程と、
前記くぼみ形成制御手段は、前記第一〜第五工程を所定回数繰り返して行った後、前記記憶部に記憶された位置情報に基づいて、前記くぼみ形成機構部に対して当該確保された前記適合範囲中の前記試験エリアにくぼみを形成させる制御を行うことを特徴とする自動硬さ試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料表面にくぼみを形成させて当該試料の硬さを測定する硬さ試験の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧子によって、試料表面に所定の荷重を負荷し、くぼみを形成することに基づいて、試料の硬さを評価、測定する硬さ試験機が知られている。
このような硬さ試験機であるビッカース硬さ試験機において、試料の表面に形成したくぼみを自動で読み取り、そのくぼみの大きさを自動で計測し、試料の硬さを測定する硬さ試験機が知られている（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】特開平７−１８１１２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１の場合、試料の表面の傷や汚れなどにより、くぼみの形状を誤って読み取るというような、くぼみの計測誤差の問題は解消されているものの、試料の表面の異物などが存在する位置にくぼみを形成してしまうと、本来形成されるべき形状、大きさのくぼみが形成されない場合があり、正確な硬さの測定ができないという問題があった。
【０００４】
本発明の課題は、自動硬さ測定をより正確に行うことができる硬さ試験機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
以上の課題を解決するため、請求項１記載の発明は、
圧子により試料の表面に設定試験力を負荷してくぼみを形成させるくぼみ形成機構部を備える硬さ試験機であって、
前記試料の表面を所定の撮像範囲で撮像して画像データを取得する撮像部と、
前記撮像部により取得された画像データに基づいて、所定の条件により前記撮像範囲内で硬さ試験に適した適合範囲と硬さ試験に適さない不適合範囲とに区分する区分手段と、
前記区分手段により区分された前記適合範囲に、前記設定試験力に応じて定められた試験エリアが確保できるか否かを判断するエリア判断手段と、
前記エリア判断手段により、前記試験エリアが確保できると判断された前記試験エリアに関する位置情報を記憶する記憶部と、
前記記憶部に記憶された前記試験エリアに関する位置情報に基づき、前記くぼみ形成機構部に対して前記試験エリアにくぼみを形成させる制御を行うくぼみ形成制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【０００６】
請求項１記載の発明によれば、撮像部により取得された試料の表面の画像データに基づいて、区分手段が硬さ試験に適した適合範囲と区分した範囲に、設定試験力に応じて定められた試験エリアが確保できるか否かエリア判断手段が判断する。そして、確保できると判断された試験エリアに関する位置情報は、記憶部に記憶され、その記憶された試験エリアに関する位置情報に基づき、くぼみ形成制御手段が試料にくぼみを形成するように、くぼみ形成機構部を動作させる。
よって、硬さ試験機は、試料の表面のうちで硬さ試験に適合する試験エリアを自動で判断するので、例えば、試料表面に異物等が存在する場合であっても、その部分を避けて試験することができることとなって、自動硬さ測定をより正確に行うことができる。
【０００７】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載の硬さ試験機において、
前記区分手段は、
前記撮像部により取得された画像データを所定のしきい値に基づき二値化する二値化手段を備え、
前記二値化手段により二値化された画像データに基づき、前記撮像範囲内で硬さ試験に適した適合範囲と硬さ試験に適さない不適合範囲とを区分することを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用を奏するとともに、二値化手段が、撮像部により取得された画像データを所定のしきい値に基づき二値化し、その二値化された画像データに基づき、区分手段が硬さ試験に適した適合範囲と硬さ試験に適さない不適合範囲とに区分する。
よって、硬さ試験機は、所定のしきい値に基づき二値化した範囲を、それぞれ硬さ試験に適した適合範囲と、硬さ試験に適さない不適合範囲とに区分することができるので、より容易に適合範囲と不適合範囲との区分を行うことができる。
【０００９】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の硬さ試験機において、
前記エリア判断手段は、
前記適合範囲内に前記試験エリアが確保できないと判断した場合に、更に前記設定試験力よりも小さな試験力に応じた第二の試験エリアが前記適合範囲内に確保できるか否かを判断し、
前記くぼみ形成制御手段は、
前記エリア判断手段により、前記くぼみ形成機構部に対して当該確保された前記適合範囲中の前記第二の試験エリアにくぼみを形成させる制御を行うことを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明によれば、請求項１又は２に記載の発明と同様の作用を奏するとともに、エリア判断手段は、適合範囲内に試験エリアが確保できないと判断した場合に、更に設定試験力よりも小さな試験力に応じた第二の試験エリアが適合範囲内に確保できるか否かを判断し、くぼみ形成制御手段は、エリア判断手段によって確保された第二の試験エリアにくぼみを形成することができる。
よって、硬さ試験機は、設定試験力に応じた大きさの試験エリアが確保できない場合に、より小さな試験力に応じた小さな第二の試験エリアを確保して、くぼみを形成することにより、必ずしも設定試験力で硬さ試験を行わなくてもよい場合には、わざわざ撮像範囲を変える必要がないので、より効率的な硬さ試験を行うことができる。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の硬さ試験機において、
前記設定試験力と前記試料の予想硬さを入力するための入力手段と、
前記入力手段により入力された前記設定試験力と前記試料の予想硬さとに基づいて、試験エリアの大きさを算出する試験エリア算出手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明によれば、請求項１〜３の何れか一項に記載の発明と同様の作用を奏するとともに、入力手段により入力された設定試験力と試料の予想硬さとに基づいて、試験エリア算出手段が試験エリアの大きさを算出する。
よって、硬さ試験機は、最適な試験エリアの大きさを容易に定めることができるので、エリア判断手段が適合範囲における試験エリアの確保に関する処理を効率的に行うことができる。
【００１３】
請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れか一項に記載の硬さ試験機において、
前記試料が載置される試料台と、
前記試料台を前記圧子の移動方向に対して垂直方向に移動させる移動部と、
前記エリア判断手段により、前記適合範囲中に前記試験エリアが確保されたことに基づき、前記撮像範囲が変わるように、前記移動部を駆動させて前記試料台を移動させる試料台移動制御手段と、
を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明によれば、請求項１〜４の何れか一項に記載の発明と同様の作用を奏するとともに、エリア判断手段が、適合範囲中に試験エリアを確保すると、試料台移動制御手段が移動部を駆動させて試料台を移動させることにより、撮像部が撮像する撮像範囲を変えることができる。
よって、硬さ試験機は、ある撮像範囲において試験エリアを確保した後、異なる撮像範囲における試験エリアを確保する処理動作に移行することができる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、請求項５に記載の硬さ試験機を用いた自動硬さ試験方法であって、
前記撮像部が、前記試料の表面を所定の撮像範囲で撮像して画像データを取得する第一工程と、
前記区分手段が、前記撮像部により取得された画像データに基づいて、所定の条件により前記撮像範囲内で硬さ試験に適した適合範囲と硬さ試験に適さない不適合範囲とに区分する第二工程と、
前記エリア判断手段が、前記区分手段により区分された前記適合範囲に、前記設定試験力に応じて定められた試験エリアが確保できるか否かを判断する第三工程と、
前記エリア判断手段により、前記試験エリアが確保できると判断された場合に、当該適合範囲中の試験エリアに関する位置情報を前記記憶部に記憶する第四工程と、
前記移動部が、前記第四工程の後、前記試料台を移動させる第五工程と、
前記くぼみ形成制御手段は、前記第一〜第五工程を所定回数繰り返して行った後、前記記憶部に記憶された位置情報に基づいて、前記くぼみ形成機構部に対して当該確保された前記適合範囲中の前記試験エリアにくぼみを形成させる制御を行うことを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明によれば、第一工程において、撮像部が試料の表面を所定の撮像範囲で撮像して画像データを取得し、第二工程において、区分手段が撮像部により取得された画像データに基づいて、所定の条件により撮像範囲内で硬さ試験に適した適合範囲と硬さ試験に適さない不適合範囲とに区分し、第三工程において、エリア判断手段が区分手段により区分された適合範囲に、設定試験力に応じて定められた試験エリアが確保できるか否かを判断し、第四工程において、エリア判断手段により試験エリアが確保できると判断された場合に、適合範囲中の試験エリアに関する位置情報を記憶部に記憶し、第五工程において、移動部が第四工程の後、試料台を移動させる。そして、くぼみ形成制御手段が、第一〜第五工程を所定回数繰り返して行った後、記憶部に記憶された位置情報に基づいて、くぼみ形成機構部に対して当該確保された適合範囲中の前記試験エリアにくぼみを形成させる。
つまり、撮像部により取得された試料の表面の画像データに基づいて、区分された硬さ試験に適した適合範囲に、設定試験力に応じて定められた試験エリアが確保できるか否か判断され、確保できると判断された試験エリアに関する位置情報は、記憶部に記憶され、その記憶された試験エリアに関する位置情報に基づき、くぼみ形成制御手段が試料にくぼみを形成するように、くぼみ形成機構部を動作させる。
よって、請求項５記載の硬さ試験機を用いれば、硬さ試験を行う試験エリアを複数箇所確保した後に、当該試験エリアにくぼみを形成することができるので、より効率的に自動硬さ試験を行うことができる。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１記載の発明によれば、撮像部により取得された試料の表面の画像データに基づいて、区分手段が硬さ試験に適した適合範囲と区分した範囲に、設定試験力に応じて定められた試験エリアが確保できるか否かエリア判断手段が判断する。そして、確保できると判断された試験エリアに関する位置情報は、記憶部に記憶され、その記憶された試験エリアに関する位置情報に基づき、くぼみ形成制御手段が試料にくぼみを形成するように、くぼみ形成機構部を動作させる。
よって、硬さ試験機は、試料の表面のうちで硬さ試験に適合する試験エリアを自動で判断するので、例えば、試料表面に異物等が存在する場合であっても、その部分を避けて試験することができることとなって、自動硬さ測定をより正確に行うことができる。
【００１８】
請求項２記載の発明によれば、二値化手段が、撮像部により取得された画像データを所定のしきい値に基づき二値化し、その二値化された画像データに基づき、区分手段が硬さ試験に適した適合範囲と硬さ試験に適さない不適合範囲とに区分する。
よって、硬さ試験機は、所定のしきい値に基づき二値化した範囲を、それぞれ硬さ試験に適した適合範囲と、硬さ試験に適さない不適合範囲とに区分することができるので、より容易に適合範囲と不適合範囲との区分を行うことができる。
【００１９】
請求項３記載の発明によれば、エリア判断手段は、適合範囲内に試験エリアが確保できないと判断した場合に、更に設定試験力よりも小さな試験力に応じた第二の試験エリアが適合範囲内に確保できるか否かを判断し、くぼみ形成制御手段は、エリア判断手段によって確保された第二の試験エリアにくぼみを形成することができる。
よって、硬さ試験機は、設定試験力に応じた大きさの試験エリアが確保できない場合に、より小さな試験力に応じた小さな第二の試験エリアを確保して、くぼみを形成することにより、必ずしも設定試験力で硬さ試験を行わなくてもよい場合には、わざわざ撮像範囲を変える必要がないので、より効率的な硬さ試験を行うことができる。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、入力手段により入力された設定試験力と試料の予想硬さとに基づいて、試験エリア算出手段が試験エリアの大きさを算出する。
よって、硬さ試験機は、最適な試験エリアの大きさを容易に定めることができるので、エリア判断手段が適合範囲における試験エリアの確保に関する処理を効率的に行うことができる。
【００２１】
請求項５記載の発明によれば、エリア判断手段が、適合範囲中に試験エリアを確保すると、試料台移動制御手段が移動部を駆動させて試料台を移動させることにより、撮像部が撮像する撮像範囲を変えることができる。
よって、硬さ試験機は、ある撮像範囲において試験エリアを確保した後、異なる撮像範囲における試験エリアを確保する処理動作に移行することができる。
【００２２】
請求項６記載の発明によれば、第一工程において、撮像部が試料の表面を所定の撮像範囲で撮像して画像データを取得し、第二工程において、区分手段が撮像部により取得された画像データに基づいて、所定の条件により撮像範囲内で硬さ試験に適した適合範囲と硬さ試験に適さない不適合範囲とに区分し、第三工程において、エリア判断手段が区分手段により区分された適合範囲に、設定試験力に応じて定められた試験エリアが確保できるか否かを判断し、第四工程において、エリア判断手段により試験エリアが確保できると判断された場合に、適合範囲中の試験エリアに関する位置情報を記憶部に記憶し、第五工程において、移動部が第四工程の後、試料台を移動させる。そして、くぼみ形成制御手段が、第一〜第五工程を所定回数繰り返して行った後、記憶部に記憶された位置情報に基づいて、くぼみ形成機構部に対して当該確保された適合範囲中の前記試験エリアにくぼみを形成させる。
つまり、撮像部により取得された試料の表面の画像データに基づいて、区分された硬さ試験に適した適合範囲に、設定試験力に応じて定められた試験エリアが確保できるか否か判断され、確保できると判断された試験エリアに関する位置情報は、記憶部に記憶され、その記憶された試験エリアに関する位置情報に基づき、くぼみ形成制御手段が試料にくぼみを形成するように、くぼみ形成機構部を動作させる。
よって、請求項５記載の硬さ試験機を用いれば、硬さ試験を行う試験エリアを複数箇所確保した後に、当該試験エリアにくぼみを形成することができるので、より効率的に自動硬さ試験を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、本発明の実施の形態を図１から図９に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る硬さ試験機１００の全体構成を示す斜視図であり、図２は、硬さ試験機１００の試験機本体１０を示す模式図であり、図３は、硬さ試験機１００の主要動作に必要な構成を示すブロック図である。
硬さ試験機１００は試験機本体１０を有し、試験機本体１０は、くぼみ形成機構部１と、試料Ｓを載置する試料台２と、試料台２を移動する移動部としてのＸＹステージ３と、試料台２（ＸＹステージ３）を昇降する昇降機構部４等を備えている。また、硬さ試験機１００は試験機本体１０の外部に、制御部５と、入力手段としての操作部６と、モニタ７等を備えている。
【００２４】
くぼみ形成機構部１は、試料Ｓの表面を撮像する撮像部としてのＣＣＤカメラ１１と、ＣＣＤカメラ１１が撮像した画像データに基づきＣＣＤカメラ１１を昇降させるＡＦ制御機構部１２と、試料Ｓの表面を照明する照明装置１３と、圧子１４ａを備える圧子軸１４と対物レンズ１５を備え、回転することにより圧子軸１４と対物レンズ１５との切り替えが可能なターレット１６等により構成されている。
【００２５】
ＣＣＤカメラ１１は、対物レンズ１５を通して、試料Ｓの表面における硬さ試験の測定点である試験エリアを決定するために、試料Ｓの表面の所定の撮像範囲を撮像して、画像データを取得し、制御部５へ出力する。また、ＣＣＤカメラ１１は、後述する圧子１４ａによって試料Ｓの表面に形成されたくぼみを撮像して、この画像データを取得し、制御部５へ出力する。
【００２６】
ＡＦ制御機構部１２は、ＣＣＤカメラ１１が撮像した画像データに基づき、制御部５が出力する制御信号に応じて、試料Ｓの表面に焦点を合わせるように、ＣＣＤカメラ１１を制御する。
【００２７】
圧子軸１４は、制御部５が出力する制御信号に応じて駆動される図示しない負荷機構部により、試料台２に載置された試料Ｓに向け移動され、先端部に備えた圧子１４ａを試料Ｓの表面に所定の試験力で押し付けることにより、くぼみを形成する。
【００２８】
試料台２は、載置される試料Ｓを試料台２に固定する試料固定部２１を有している。
ＸＹステージ３は、制御部５が出力する制御信号に応じて駆動する図示しない駆動機構部により駆動され、試料台２を圧子１４ａの移動方向に垂直な方向に移動する。例えば、鉛直方向に備えられた圧子軸１４が、鉛直方向に移動するように圧子１４ａを移動させる場合、試料台２を水平方向（前後左右方向）に移動する。
昇降機構部４は、制御部５が出力する制御信号に応じて駆動され、試料台２（ＸＹステージ３）を上下方向に移動する。
操作部６は、キーボード６１、マウス６２により構成されており、硬さ試験を行う際の操作入力（例えば、設定試験力、最低試験力、試料Ｓの予想硬さの入力）が行われる。操作部６は、操作入力が行われたことに基づく試験動作信号を制御部５に出力する。
モニタ７は、例えば、ＬＣＤなどの表示装置により構成されており、操作部６において入力された硬さ試験の設定条件や、硬さ試験の結果や、ＣＣＤカメラ１１が撮像した試料Ｓの表面の画像、くぼみの画像等を表示する。
【００２９】
制御部５は、各種演算処理を行うＣＰＵ５ａと、制御、判断等各種処理用の各種プログラムや各種データが記憶、格納されたＲＯＭ５ｂと、各種処理におけるワークメモリとして使用される記憶部としてのＲＡＭ５ｃとで概略構成されている。そして、制御部５は、システムバス及び駆動回路等を介して、くぼみ形成機構部１、ＸＹステージ３、操作部６等に接続されている。
そして、制御部５は、操作部６において硬さ試験を行う操作が行われたことに基づく試験動作信号が入力されたことに伴い、ＲＯＭ７ｂに記憶された所定のプログラムを実行させることにより、所定の硬さ試験を行うため予め設定された所定の動作条件（例えば、圧子軸１４やＣＣＤカメラ１１やＸＹステージ３の動作条件）に基づき、硬さ試験を行う動作制御を行う。
具体的には、制御部５は、ＣＰＵ５ａと、ＲＯＭ５ｂに記憶された各処理プログラム（例えば、試験エリア算出プログラム、二値化プログラム、区分プログラム、エリア判断プログラム、試料台移動制御プログラム、くぼみ形成制御プログラム）との協働によるソフトウエア処理によって、試験エリア算出手段、二値化手段、区分手段、エリア判断手段、試料台移動制御手段、くぼみ形成制御手段等としての動作制御を行う。
【００３０】
制御部５の試験エリア算出手段は、操作部６により入力された設定試験力と試料Ｓの予想硬さに基づき、所定の算出式により、設定試験力に応じた硬さ試験に必要な大きさの試験エリアを算出する制御を行う。また、入力された最低試験力に応じた試験エリアを算出する制御を行う。
【００３１】
制御部５の二値化手段は、ＣＣＤカメラ１１が撮像した試料Ｓの表面の画像データを所定のしきい値に基づき二値化する制御を行う。例えば、制御部５の二値化手段は、ＣＣＤカメラ１１が出力し制御部５に入力された試料Ｓの表面の画像データの各画素を、所定のしきい値である輝度値に基づき二分する二値化を行う。
ここで、しきい値は、例えば、所定の輝度値として設定されている。ＣＣＤカメラ１１が撮像した画像データのうち、試料Ｓの表面に付着したゴミなどの異物や、試料Ｓの表面の傷などは、標準的な試料Ｓの表面より暗く撮像されるので、しきい値より小さい輝度値の画素は、異物や傷などであるとし、硬さ試験を行う不適合範囲とするように設定されている。
【００３２】
また、制御部５の区分手段は、二値化された試料Ｓの表面の画像データの各画素のうち、例えば、しきい値である輝度値より大きいとされた明るい輝度である各画素が硬さ試験に適した適合範囲であり、しきい値である輝度値より小さいとされた暗い輝度である各画素が硬さ試験に適さない不適合範囲であると区分する制御を行う。ここで、試料Ｓの表面に付着したゴミなどの異物や、試料Ｓの表面の傷などは、標準的な試料Ｓの表面より暗く撮像されるので、しきい値である輝度値より小さい輝度値を有する画素を不適合範囲とし、しきい値より大きい輝度値を有する画素を適合範囲とする。
【００３３】
また、制御部５のエリア判断手段は、適合範囲と区分された試料Ｓの表面の画像データの範囲に、試験エリア算出手段により算出された設定試験力に応じて定められた試験エリアが確保できるか否かを判断する制御を行う。
また、エリア判断手段は、適合範囲に設定試験力に応じた試験エリアが確保できないと判断した場合、設定試験力よりも小さな試験力に応じた、より小さな第二の試験エリアが確保できるか否かを判断する制御を行う。そして、操作部６により入力された最低試験力に応じた大きさの試験エリアが確保されるか否かを判断するまで繰り返す。
また、エリア判断手段は、所定の試験力（例えば、設定試験力）に応じた試験エリアが確保されたと判断した場合、その試験エリアに関する位置情報をＲＡＭ５ｃに記憶する制御を行う。
【００３４】
また、制御部５の試料台移動制御手段は、エリア判断手段により、所定の試験力（例えば、設定試験力）に応じた試験エリアが確保されたと判断されたこと、或いは最低試験力に応じた試験エリアが確保されないと判断されたことに基づき、試料Ｓの表面の異なる撮像範囲をＣＣＤカメラ１１が撮像するように、ＸＹステージ３を駆動させて試料台２を移動させる制御を行う。
【００３５】
また、制御部５のくぼみ形成制御手段は、ＲＡＭ５ｃに記憶された、所定の試験力（例えば、設定試験力）に応じた試験エリアに関する位置情報に基づき、試料Ｓのその試験エリアにくぼみを形成させるようにくぼみ形成機構部１を動作させる制御を行う。
【００３６】
また、制御部５は、試料Ｓに形成されたくぼみに基づくデータやくぼみ形成時の試験力と、予め設定された硬さ試験に対応する硬さ算出式とに基づき試料Ｓの硬さを算出する制御を行う。
【００３７】
次に、前述のように構成されている硬さ試験機１００が硬さ試験可能位置を自動検索する動作について、図４、図６に示すフローチャートに沿って説明する。
【００３８】
まず、図４に示すメインルーチンにおいて、硬さ試験可能位置を自動検索するために必要な試験設定条件に関するデータが操作部６において入力されたことに伴う試験動作信号が、制御部５に入力される（ステップＳ１０１）。ここで入力されるデータは、例えば、硬さ試験を行う際に所望する設定試験力や、硬さ試験を行う際の最低試験力や、試料Ｓの材料の種類に応じた試料Ｓの予想硬さや、試料Ｓの表面におけるどの位置をどのような順にＣＣＤカメラ１１により撮像するかというパターン情報等である。
【００３９】
ここで、パターン情報について説明する。パターン情報とは、例えば、図５の説明図に示されるようなものであり、試料Ｓの表面のどの位置をＣＣＤカメラ１１によりどのような順に撮像するか定めた情報である。図５に示されるパターン情報は、撮像を行う指定位置が、指定位置Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３と、試料Ｓの横方向に直線的に定められたものである。硬さ試験機１００のＣＣＤカメラ１１は、パターン情報に従い、指定位置であるＴ１，Ｔ２，Ｔ３の順に試料Ｓの表面を撮像し、その各指定位置（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を撮像した画像データの処理、解析を硬さ試験機１００の制御部５が行うことにより、硬さ試験を行う試験エリアを確保し、設定する。
また、各指定位置（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）において、設定試験力に応じた試験エリアを確保できない場合などに、その指定位置の近傍位置、例えば、指定位置Ｔ１における近傍位置Ｔ１１，Ｔ１２を指定位置として、試験エリアの確保、設定のための処理、解析を行ってもよい。このように、指定位置の近傍位置において、試験エリアを検索することは、その試料Ｓの硬さに位置依存性がある場合に有効である。例えば、図５の場合は、横方向に位置依存性があるとすると、縦方向の並び（例えば、Ｔ１，Ｔ１１，Ｔ１２）は、類似した物性（硬さ）を有していることとなり、Ｔ１の代わりに、Ｔ１１，Ｔ１２の二箇所の試験エリアによる試験を行うことができる。なお、図５のパターン情報は、近傍位置移動を２回行う際のものである。
【００４０】
次いで、ステップＳ１０２において、制御部５は、入力されたデータに基づく試験設定条件で硬さ試験を行った際に試料Ｓに形成されるくぼみの大きさを推定するため、硬さ試験に必要な試験エリア（設定試験力に応じた試験エリア、最低試験力に応じた試験エリア）の大きさを算出し、入力されたデータに基づく試験設定条件とともに、ＲＡＭ５ｃに記憶する（ステップＳ１０２）。ここで、硬さ試験に必要な試験エリアの大きさは、入力されたデータである試料Ｓの種類（試料Ｓの予想硬さ）と、硬さ試験を行う設定試験力や最低試験力とに基づき、予め設定された算出式により算出される。つまり、試験力と予想硬さが分かれば、対角線の長さが分かるので、それにより必要な試験エリアの大きさを算出することができる。
【００４１】
次いで、制御部５は、設定されたパターン情報に基づき、試料Ｓの全指定位置（例えば、図５に示されるＴ１，Ｔ２，Ｔ３）の自動検索が終了したか否かを判断する（ステップＳ１０３）。
制御部５が、全指定位置の自動検索が終了したと判断すると（ステップＳ１０３；ＹＥＳ）、ステップＳ１１１へ進む。そして、制御部５は、その自動検索結果である硬さ試験可能位置である試験エリアに関する情報の表示をモニタ７に行い、自動検索を終える（ステップＳ１１１）。その後、硬さ試験機１００は、自動検索し、確保した試験エリアへくぼみを形成する動作に移行する。そして、硬さ試験を行う。
【００４２】
一方、制御部５が、まだ全指定位置の自動検索を終了していないと判断すると（ステップＳ１０３；ＮＯ）、制御部５は、試験設定条件として設定し記憶されたパターン情報に基づき、ＸＹステージ３を移動させ、パターン情報に基づく指定位置において、ＣＣＤカメラ１１により試料Ｓの表面を撮像させ、画像データを取得する（ステップＳ１０４）。
そして、制御部５は、取得した画像データを所定のしきい値に基づき二値化する（ステップＳ１０５）。次いで、制御部５は、二値化された画像データを、適合範囲と、不適合範囲とに区分する（ステップＳ１０６）。
そして、制御部５は、区分された適合範囲に硬さ試験可能位置として必要な大きさの試験エリアがあるか否かを判断するため、図６に示すサブルーチン（指定位置内（所定の撮像範囲内）における試験エリアを自動検索するサブルーチン）に移る（ステップＳ１０７）。
【００４３】
図６に示すサブルーチンにおいては、取得した指定位置における画像データ中に適合範囲として区分された範囲に収まる、メインルーチンのステップＳ１０２において算出された設定試験力に応じた試験エリアを確保するための処理、解析を行う。
【００４４】
まず、制御部５は、取得した画像データ中、設定試験力に応じた試験エリアを左上端に配する（図７（ａ））（ステップＳ２０１）。
【００４５】
次いで、制御部５は、その配された試験エリアが、区分された適合範囲に確保できるか否か（その配された試験エリア内に不適合範囲が存在するか否か）の判断を行う（ステップＳ２０２）。
制御部５が、その試験エリアが適合範囲に確保できる（その試験エリア内に不適合範囲が存在しない）と判断した場合（ステップＳ２０２；ＹＥＳ）、ステップＳ２１１に進む。
一方、制御部５が、その試験エリアが適合範囲に確保できない（その試験エリア内に不適合範囲が存在する）と判断した場合（ステップＳ２０２；ＮＯ）、ステップＳ２０３へ進む。
【００４６】
ステップＳ２０３において、制御部５は、その試験エリアが右側へ１dot移動できるか否か判断する（例えば、図７（ａ））（ステップＳ２０３）。制御部５が、その試験エリアが右側へ１dot移動できると判断すると（ステップＳ２０３；ＹＥＳ）、制御部５は、試験エリアを右側へ１dot移動し（例えば、図７（ｂ））（ステップＳ２０４）、ステップＳ２０２へ戻る。
一方、制御部５が、その試験エリアが右側へ移動できないと判断すると（例えば、図７（ｃ））（ステップＳ２０３；ＮＯ）、制御部５は、その試験エリアを左端へ移動する（ステップＳ２０５）。
【００４７】
そして、制御部５は、その試験エリアが下側へ１dot移動できるか否か判断する（ステップＳ２０６）。制御部５が、その試験エリアが下側へ１dot移動できると判断すると（ステップＳ２０６；ＹＥＳ）、制御部５は、試験エリアを下側へ１dot移動し（例えば、図７（ｄ））（ステップＳ２０７）、ステップＳ２０２へ戻る。
一方、制御部５が、その試験エリアが下側へ移動できないと判断すると（例えば、図７（ｅ））（ステップＳ２０６；ＮＯ）、制御部５は、その試験エリアのサイズを縦横とも１dotずつ縮小し（ステップＳ２０８）、その小さくサイズ変更した試験エリアを左上端に移動する（例えば、図７（ｆ））（ステップＳ２０９）。
【００４８】
次いで、制御部５は、この小さくサイズ変更した試験エリアの大きさが、最低試験力に応じた試験エリアより大きいか否かの判断を行う（ステップＳ２１０）。制御部５が、サイズ変更した試験エリアの大きさが、最低試験力に応じた試験エリアより大きいと判断すると（ステップＳ２１０；ＹＥＳ）、ステップＳ２０２へ戻る。一方、制御部５が、サイズ変更した試験エリアの大きさが、最低試験力に応じた試験エリアより小さいと判断すると（ステップＳ２１０；ＮＯ）、ステップＳ２１１へ進む。
【００４９】
そして、ステップＳ２１１において、制御部５は、指定位置における適合範囲に試験エリアが確保できると判断したことに伴い、その試験エリアの情報（例えば、試験エリアの位置情報や、その試験エリアに対応する試験力）をＲＡＭ５ｃに記憶する（ステップＳ２１１）。また、制御部５は、指定位置における適合範囲に試験エリアが確保できない（最低試験力に応じた試験エリアより小さい試験エリアでないと確保できない）と判断したことに伴い、この指定位置では硬さ試験を行うことができない旨をＲＡＭ５ｃに記憶する（ステップＳ２１１）。そしてサブルーチンが終了し、ステップＳ１０８に戻る。
【００５０】
そして、制御部５が、サブルーチンのＳ２１１において、適合範囲に設定試験力に応じた試験エリアに関する情報がＲＡＭ５ｃに記憶され、確保されていると判断すると（ステップＳ１０８；ＹＥＳ）、ステップＳ１０３へ戻る。
一方、制御部５が、サブルーチンのＳ２１１において、適合範囲に設定試験力に応じた試験エリアに関する情報がＲＡＭ５ｃに記憶されず、確保されていないと判断すると（ステップＳ１０８；ＮＯ）、制御部５は、パターン情報に基づく近傍位置への移動が設定回数（本実施の形態（図５）においては２回）行われたか否かを判断する（ステップＳ１０９）。
制御部５が、設定回数分、近傍位置への移動を行ったと判断すると（ステップＳ１０９；ＹＥＳ）、ステップＳ１０３へ戻る。
一方、制御部５が、まだ設定回数分、近傍位置への移動を行っていないと判断すると（ステップＳ１０９；ＮＯ）、制御部５は、設定されたパターン情報に基づく近傍位置移動に関する情報に基づき、ＸＹステージ３を移動し、パターン情報に基づく近傍位置において、ＣＣＤカメラ１１により試料Ｓの表面を撮像し、画像データを取得し（ステップＳ１１０）、ステップＳ１０５へ戻る。
【００５１】
ここで、ステップＳ１１１における自動検索結果の表示例について説明する。
例えば、指定位置３箇所（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）、設定試験力５００ｍＮ、最低試験力１００ｍＮで、自動検索を行い、指定位置Ｔ１で、５００ｍＮに応じた試験エリアを確保、指定位置Ｔ２で３００ｍＮ、その近傍位置Ｔ２１で１００ｍＮ、Ｔ２２で５００ｍＮに応じた試験エリアを確保、指定位置Ｔ３で１００ｍＮ，その近傍位置Ｔ３１で１００ｍＮ、Ｔ３２で１００ｍＮに応じた試験エリア確保した場合、設定試験力（５００ｍＮ）に応じた試験エリアは、Ｔ１とＴ２（Ｔ２２）で確保されたので、その測定可能率は６６．７％（２／３）とされる。
また、３００ｍＮ以上の試験力に応じた試験エリアはＴ１とＴ２で確保されたので６６．７％（２／３）、１００ｍＮ以上の試験力に応じた試験エリアはＴ１，Ｔ２，Ｔ３で確保されたので１００％（３／３）とされる。
このような各試験力に応じた試験エリアの確保率である測定可能率等を表示する。
【００５２】
このように、本発明の硬さ試験機１００は、試料Ｓの表面を撮像して取得した画像データをしきい値に基づき二値化し、試料Ｓの表面にゴミなどの異物や傷などがないと区分された適合範囲に、硬さ試験を行った際に形成されるくぼみの大きさに基づく試験エリアが収まる範囲があるか否か判断する。
つまり、硬さ試験機１００は、試料Ｓの表面を撮像して取得した画像データを処理、解析することにより、硬さ試験を行う際にくぼみを形成する位置（試験エリア）を、自動で判断し設定することができる。
また、硬さ試験機１００は、設定された試験エリアに関する位置情報に基づき、試料Ｓにくぼみを形成することができ、そのくぼみを撮像することで、試料Ｓの硬さを算出することができる。
特に、硬さ試験機１００は、硬さ試験を行う試験エリアを複数箇所確保し、記憶した後に、当該試験エリアにくぼみを形成することができるので、より効率的に硬さ試験を行うことができる。
よって、硬さ試験機１００は、くぼみの形成から、硬さの測定までを自動で行うことができる。
【００５３】
なお、以上の実施の形態においては、パターン情報に基づき、指定位置がＴ１，Ｔ２，Ｔ３と、所定の方向へ直線的に定められている例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図８に示されるように、指定位置がｔ１，ｔ２，ｔ３・・・と回転するように定められていてもよい。
【００５４】
また、以上の実施の形態においては、指定位置の画像データにおける適合範囲に所定の試験力に応じた試験エリアが収まる範囲の有無を判断、確認する際に、その試験エリアを直線的にジグザグに移動し配する例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、図９に示されるように、適合範囲の中心側から、試験エリアを回転しつつ外側へ移動するように配するようにしてもよい。
【００５５】
また、試験エリアを移動する際やその大きさを縮小する際、１dot毎に調整する例で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その調整の程度は任意である。
【００５６】
また、硬さ試験機は、ビッカース硬さ試験機、ロックウェル硬さ試験機など任意の硬さ試験機である。
【００５７】
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明にかかる硬さ試験機を示す斜視図である。
【図２】本発明の硬さ試験機における試験機本体を示す模式図である。
【図３】本発明にかかる硬さ試験機の要部構成を示すブロック図である。
【図４】本実施の形態における硬さ試験可能位置の自動検索の動作を示すメインルーチンのフローチャートである。
【図５】本実施の形態におけるパターン情報に関する説明図である。
【図６】本実施の形態における硬さ試験可能位置の自動検索の動作を示すサブルーチンのフローチャートである。
【図７】本実施の形態における試験エリア検索方法に関する説明図である。
【図８】パターン情報の変形例を示す説明図である。
【図９】試験エリア検索方法の変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００５９】
１      くぼみ形成機構部
２      試料台
３      ＸＹステージ（移動部）
５      制御部（試験エリア算出手段、二値化手段、区分手段、エリア判断手段、試料台移動制御手段、くぼみ形成制御手段）
５ａ    ＣＰＵ
５ｂ    ＲＯＭ
５ｃ    ＲＡＭ（記憶部）
６      操作部（入力手段）
７      モニタ
１０    試験機本体
１１    ＣＣＤカメラ（撮像部）
１４    圧子軸
１４ａ  圧子
１５    対物レンズ
１６    ターレット
１００  硬さ試験機
Ｓ      試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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